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简论教学改革《单片机原理与运用》课程教学革新和革新

收藏本文 2024-01-15 点赞:35589 浏览:160706 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘 要:《单片机原理及应用》是一门实用性强的课程,传统的教学方法和模式存在很多问题。分析了这些问题,并对单片机原理及应用这门课程的教学改革与创新提出了一些思路。
关键词:单片机;教学改革;实践
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0 引言
随着微电子及计算机技术的迅速发展,单片机以体积小、功能强和性价比高等特点,在工业控制、通信技术和数据采集等领域获得了广泛应用。目前,许多学校都开设了《单片机原理与应用》,这门课程将程序语言、串口通信、模拟电路和数字电路等知识综合起来,是一门理论性、技术性、工程性和实践性都很强的课程,是计算机、电子类、机电一体化、自动化等专业的专业必修课。掌握好单片机技术对高职生工程素质的培养以及职业技能的提高都大有益处。

1 目前《单片机原理及应用》课程教学的不足

自20世纪80年代后期,我国的高等院校工科专业开始开设单片机课程,至今有20多年了。这期间,在教室讲授理论,到实验室利用实验箱做实验的教学模式一直沿用至今。由于单片机技术涉及到硬件电路设计和软件设计两方面的知识和技能,学习难度较大,致使初学者上课犹如听天书,时间不长多数学生就懵懵然而放弃了,入门者寥寥。出现这些问题的原因主要是教学方法上存在一些不足。
(1)理论与实践教学比例分配不当,重理论轻实践。目前的单片机课程教学多以理论课为主,实践课为辅。教材理论体系严谨,教师教学思路清晰,但学生往往感觉内容枯燥、概念抽象、指令难记。课堂教学按照教材内容的编排顺序、相关知识的逻辑关系进行,学生刚刚接触数字电路,缺乏编程语言及计算机结构的相关知识,难以顺利入门并对课程产生浓厚兴趣。同时,大部分教师的教学方法通常以讲授为主,缺乏直观形象的实际操作。这些原因导致学生普遍认为单片机的课程非常难学。
在教学过程中,往往理论教学的学时远远多于实验教学的学时,并且实验教学一般在“汇编语言设计”讲完之后开始进行。这种教学体系的不足之处在于:①以大量的原理介绍引导学生入门,学生理解苦难,学习过程也感觉枯燥乏味;②教学过程中“重理论轻实践”,实验只是点缀,造成学生的应用能力培养缺乏,对培养应用型人才的培养目标十分不利;③软件和硬件介绍时分开,对单片机系统软硬件结合的设计方法介绍不足,学生在实际工作中缺少系统化的思路。
(2)教学方法老套,无法激起学生的学习兴趣。目前,大多数高校的理论教学过程都是采用先基础后应用的模式,即单片机硬件结构、指令系统、汇编语言设计、外部系统扩展、接口技术和应用系统设计,这种方法虽然思路清晰,但是存在着过于机械性的弊端,缺乏生动、直观的实物等辅助教学手段,这样便使学生觉得学习单片机枯燥乏味,没有现实意义、缺乏兴趣,严重影响了教学效果。实践教学形式单一且受重视不够。当前的实践课教学大多以单片机实验箱为实验平台,而开设的也多为验证性实验。观察中不难发现,学生在做实验时大都是用实验指导书上已经写好的程序资料,几乎没有多少同学去分析程序的流程,更不用说去研究读懂那些代码了。另外,对于用到电路硬件的实验,也只是按实验指导书要求在实验箱上做简单的连线,没有一个整体的电气原理图概念,再加上实验条件的有限,不可能每个同学都能得到老师的辅导,导致学生过度追求实验结果,而忽略了硬件设计、软件调试等过程。
2 《单片机原理与应用》课程教学改革的思路与措施2.1 以“任务驱动”为主要方法的教学内容

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任务驱动教学法是一种建立在建构主义学习理论基础上的教学法,它将以往以传授知识为主的传统教学理念,转变为以解决问题、完成任务为主的多维互动式的教学理念;将再现式教学转变为探究式学习,使学生处于积极的学习状态,每一位学生都能根据自己对当前问题的理解,运用共有的知识和自己特有的经验提出方案、解决问题。
在实际教学中,以学生为主体,项目、工作任务为载体,学生在教师的引领下,由浅入深、由易到难,学习单片机控制系统的设计和制作。为取得良好的学习效果,在课堂上由老师先对学生提出一个课内任务,老师不会完整的告诉学生怎么完成任务,而是只提供知识点,由学生课外完成此任务,并根据任务完成的质量进行考核和评分。
从学生的角度说,任务驱动是一种有效的学习方法。它从浅显的实例入手,带动理论的学习和应用软件的操作,大大提高了学习的效率和兴趣,培养他们独立探索、勇于开拓进取的自学能力。一个“任务” 完成了,学生就会获得满足感、成就感,从而激发了他们的求知,逐步形成一个感知心智活动的良性循环。伴随着一个跟着一个的成就感,减少学生们以往由于片面追求信息技术课程的“系统性”而导致的“只见树木,不见森林”的教学法带来的茫然。从教师的角度说,任务驱动是建构主义教学理论基础上的教学方法,将以往以传授知识为主的传统教学理念转变为以解决问题、完成任务为主的多维互动式的教学理念;将再现式教学转变为探究式学习,使学生处于积极的学习状态,每一位学生都能根据自己对当前任务的理解,运用共有的知识和自己特有的经验提出方案、解决问题。这为每一位学生的思考、探索、发现和创新提供了开放的空间,使课堂教学过程充满了、充满了个性、充满了人性,课堂氛围真正活跃起来。

2.2 变革传统的实验模式

(1)设立虚拟仿真实验室。单片机课程内容抽象,教师操作实验开发板时演示效果不太好,学生较难理解,因此,计算机虚拟仿真软件演示起着非常重要的作用。虚拟仿真系统具有以下优势:①组织单片机实验的环境简单,只要有电脑即可进行;②由于只涉及到软件,不会有硬件损坏的问题,可以避免由于设计错误导致的硬件投入浪费,降低使用成本;③绘制原理图、编制程序均在软件上实现,程序执行中各元件的运行状态直观明了,调试方便。因此,在单片机教学中引入Proteus和Keil C编程调试软件,采用多媒体教学方法,能在课堂中完成软件、硬件的调试和系统集成等内容的教学。

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